一、实验目的
1．掌握测量极化曲线的基本原理和测量方法；
3．学会根据极化曲线分析溶液中添加剂作用的方法。
二、实验原理
在电化学研究中，很多电化学反应表现在电极的极化上，因此测量电极的极化曲线是很重要的研究方法。在电流通过电极与电解液界面时，电极电位将偏离平衡电极电位，当电位向负向偏离时，称之为阴极极化，向正向偏离时，称之为阳极极化。在电镀工艺中，用测定阴极极化的方法研究电镀液各组分及工艺条件对阴极极化的影响，而阳极极化可用来研究阳极行为或腐蚀现象。 所谓极化曲线就是电位与电流密度之问的关系曲线。测量极化曲线的方法分为恒电流法和
恒电位法，而每种方法又可以分为稳态法和暂态法。本实验是测量在碱性镀锌溶液中，香草醛光亮剂对阴极极化的影响。
三、仪器与试剂
标本盒
蜡烛灯效果图1．实验仪器
CHI660型电化学工作站1台，电解池1个。
2．试剂及材料
ZnO，NaOH，香草醛，二次蒸馏水、低碳钢电极（表面积为1cm2）1个，锌电极1块，电极1个。
四、实验步骤
本实验采用CHI660型电化学工作站中的线性电位扫描法分别测量以下两种电解液中的阴极极化曲线：
(1) ZnO 12g/L + NaOH 120 g/L；
(2) ZnO 12g/L + NaOH 120 g/L + 香草醛0.2 g/L。
扫描速度：2 mV/s；电位扫描范围：-1.18～-2.18 V。
1．接好线路。
2．测量阴极极化曲线 。
（1）研究电极为低碳钢电极，表面积为1cm2（注意测试面积一定要准确，不测部分要用绝缘漆涂好）。将待测的电极用金相砂纸打磨，除去氧化膜，用丙酮洗涤除油。再用脱脂棉沾酒精擦洗，用蒸馏水冲洗干净，再用滤纸吸干，放进电解池中。
（2）电解池的辅助电极为锌电极，参比为电极。
（3）启动CHI660型电化学工作站，运行测试软件。 在Setup菜单中点击“Technique”选项，在弹出菜单中选择“Linear Sweep Voltammetry”测试方法，然后点击OK按钮。
（4）在Setup菜单中点击“Parameters”选项。在弹出菜单中输入测试条件：Inti E（初始电位）为-1.18V, Final E（初始电位）为-2.18V，Scan Rate（扫描速率）为0.002V/s，Sample Interval（取点间隔）为0.001V，Quiet Time（静止时间）为2s，Sensitivity(灵敏度)为1e-006，选择Auto-sensitivity，然后点击OK按钮。
（5）在Control菜单中点击“Run Experiment”选项，进行极化曲线的测量。
（6）改变溶液组成，测试电极在第二种溶液中的阴极极化曲线，测试条件同上。
3．实验完毕，关闭仪器，将研究电极清洗干净待用。
五、结果分析与讨论
1．绘制添加香草醛前后碱性镀锌溶液的阴极极化曲线；
2．对比两条阴极极化曲线，分析香草醛对极化曲线的影响。
实验二 恒方波电位法测定电极真实表面积
一、实验目的
1．掌握恒电位方波法测量双电层电容的基本原理和方法；
2．测量并计算电极的真实表面积。
二、实验原理
化学电源中的电极大多数采用粉末多孔电极（如铅酸蓄电池的正、负极，锌银电池的锌电极和银电极）。粉末多孔电极是由粉末和骨架构成的，它可以具有很高的空隙率和比表面积，因此在相同的表观面积下，电极的实际工作电流密度大大降低，进而可以降低电化学极化，使化学电源的性能大大改善。
测量真实表面积的方法很多，如：气体吸附法、物理法和电化学方法等。本实验采用电化学法，即恒电位方波法（或恒电位阶跃法）。恒电位方波法测量电极真实表面积的实质就是测定电极的双电层电容，然后计算电极的真实表面积。
恒电位阶跃暂态过程的特征在于，在暂态实验开始之前极化电流为零，研究电极处于开路碗公
电位（平衡电位或稳定电位），实验开始时，研究电极电位突然跃至某一指定的恒定值，直到实验结束，同时记录极化电流随时间的变化规律。测量信号的波形如图2-7所示。
图2-7 电位阶跃法中所施加的单位波形
若对处于平衡电位或稳定电位的电极突然施加一小幅度电位阶跃信号，且持续时间不太长，使电极电位在平衡电位附近波动，此时可认为电化学反应的R新型建筑模板r，及双层电容Cd为常数，浓度极化的影响可以忽略，所以电极的等效电路如图2-8所示。
图2-8 无浓差极化时过程的等效电路
要测定电极的双层电容，就应创造条件使体系处于理想极化电极，即在所控制的电位范围内，电极基本不发生电化学反应（Rr→∞），于是图2-8的等效电路可化简为图2-9。当Rr→∞时，ir约束椅→0，此时极化电流i就是双层充电电流ic，响应波形如图2-10所示。
由图2-10计算出双层充电电量△q的大小，代入式(2-1)中，即可计算出研究电极的双层电容Cd。
图2-9 无浓差极化及电化学反应时的等效电路图 2-10 电位阶跃法中所记录的电流波形
电极的双层电容Cd与电极的真实表面积S成正比。纯汞的表面最光滑，所以可认为纯汞的表观面积就等于它的真实表面积。已知汞电极的双层电容值为20 μF/cm2，以它为标准，记作CN，表示单位真实表面积的电容值。将测得的电极的电容值Cd被CN除，便可计算出该电极的真实表面积S。
由上述可知，方波电位法测定Cd与真实表面积的条件是：
1．电极体系应接近于理想极化电极；
2. 施加于电极体系的电位应当是小幅度的。只有这种条件下Cd才与电位的变化无关；
3. 恒电位阶跃的脉宽应有适当大小，保证在选定脉宽时双电层充电完毕；
4. 研究液中不应当有表面活性剂，否则它们的吸附使Cd降低，导致测得的电极真实表面积明显偏低。700755
三、仪器与试剂
1．实验仪器
CHI660型电化学工作站1台，三电极体系电解池1套，铂片电极1个，电极1支。
2．试剂及材料
1 M KOH溶液，银片电极（或玻碳电极）1个，银粉电极（或碳纳米管电极）1个。
四、实验步骤
电解池采用三电极体系，辅助电极为铂片，参比电极为电极，电解液为l M KOH溶液。
1．先用银片（或玻碳电极）做研究电极，接好实验线路。
2．打开计算机和电化学工作站开关。在计算机桌面上用鼠标点击CHI软件图标，进入分析测试系统。
3．测量开路电压。
4．在分析测试系统中选择计时电流法。
5．根据开路电压设定参数，进行测试。
6．保存电流时间曲线，并通过电化学工作站自带软件对电流进行积分。
7．更换银粉电极（或碳纳米管电极）作为研究电极，重复以上步骤。
五、实验数据处理及分析
1．绘出两研究电极的电流-时间曲线；
2．根据公式(2-1)和式(2-2)计算两种研究电极的真实表面积。
实验三 方波电流法测定电极反应的交换电流密度与传递系数
一、实验目的
1．掌握恒电流方波法测量电极反应交换电流密度与传递系数的基本原理和方法；
2．测量并计算Pt/K4FeCN6、K3FeCN6、KCl电极体系的和α。
二、实验原理
用稳态法测定快速电极反应的动力学参数由于浓差极化的影响而受到限制，使用暂态法时，由于瞬间扩散电流可以大大提高，因而有可能使用暂态法测定快速电极反应的动力学参数。
根据电化学极化下的电极等效电路（图1），暂态电流通过电极时，一部分用于给双电层充电，另一部分用于电化学反应，即公式1中i为外加极化电流，ic为双电层充电电流，ir为法拉第电流。在恒电流极化下，ic随着极化时间t下降，ir不断增加，到一定时间（稳态）后，ic= 0，i = ir，双电层充电完毕，极化电流全部用于电化学反应。因此，如果选择适当条件，可以分别测定Rl、Rr与Cd。电化学极化下的恒流暂态法常用于测定Rr，进而求得和α。
图1 电化学极化下的电极等效电路
i = ic + ir （1）
方波电流法是一种恒流双阶跃法，它是把一个恒流方波加到研究电极上，同时记录响应的φ-t曲线。图2a为小幅度方波电流扰动的i-t曲线，b和c为响应的φ-t曲线，由图b可知，溶液欧姆电位降部分为AB段或CD段。
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